一文看懂车载毫米波雷达产业链

winniewei 提交于 周三, 11/28/2018
一文看懂车载毫米波雷达产业链

毫米波雷达是测量被测物体相对距离、现对速度、方位的高精度传感器,早期被应用于军事领域,随着雷达技术的发展与进步,毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。

目前各个国家对车载毫米波雷达分配的频段各有不同,但主要集中在24GHz和77GHz,少数国家(如日本)采用60GHz频段。由于77G相对于24G的诸多优势,未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于77GHz频段(76-81GHz)

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一、车载毫米波雷达的原理

车载毫米波雷达通过天线向外发射毫米波,接收目标反射信号,经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息(如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等),然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类,进而结合车身动态信息进行数据融合,最终通过中央处理单元(ECU)进行智能处理。经合理决策后,以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员,或及时对汽车做出主动干预,从而保证驾驶过程的安全性和舒适性,减少事故发生几率。

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毫米波雷达工作路径简图

根据辐射电磁波方式不同,毫米波雷达主要有脉冲体制以及连续波体制两种工作体制。其中连续波又可以分为FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、CW(恒频连续波)、FMCW(调频连续波)等方式。

二、毫米波雷达PCB板材、芯片、成品雷达市场格局

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2.1、芯片(MMIC)

毫米波雷达的核心芯片来自国外厂商,几乎被他们垄断。从毫米波雷达芯片国内外企业的市场占有率来看,目前国际市场主要被恩智浦(NXP)、英飞凌、德州仪器(TI)等芯片设计公司占据。

代表厂商:得捷电子、富士通、飞思卡尔、英飞凌、安森美、恩智浦、意法半导体、瑞萨电子

国内的毫米波雷达芯片业目前还未形成规模。毫米波芯片是涉及学科范围非常广的高难度工程,国内企业在以下两个方面还与国外大公司有一定的差距:

●芯片核心技术积累少,创新应用基本由国外巨头引领;

●差异化产品创新、品牌信誉度还有待进一步提升。

随着我国集成电路产业化进程的加快,国内芯片设计企业已经开始布局毫米波雷达领域。

清华大学、清能华波等单位在毫米波雷达芯片领域有着深厚的积累,东南大学毫米波国家重点实验室已完成8mm波段混频器、倍频器、开关、放大器等单功能芯片的研制,目前正在开展单片接收/发射前端的设计与研制;国内24GHz/77GHz MMIC关键技术也在不断获得突破,其中由意行半导体自主研发的24GHz SiGe雷达射频前端MMIC套片,率先实现了国内该领域零的突破,现已实现量产和供货。去年,加特兰微电子发布了其国内首款77GHz CMOS车载毫米波雷达收发芯片。南京米勒也正在研发雷达MMIC。

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长期以来,在国家项目、企业合作和社会资本的通力支持下,部分企业已经完成了毫米波雷达全集成核心芯片的研发,并逐步进入产业化进程,毫米波雷达核心芯片将会在未来3到5年之内逐步实现部分自主可控。

2.2、雷达天线高频PCB板材

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雷达拆解示意图

其中这一片就是天线阵列,如下图所示:

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毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列,简单说将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能,需要在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。77Ghz雷达更高规格的高频PCB板,77GHz雷达的大范围运用将带来相应高频PCB板的巨大需求。

PCB天线的性能对于这些车载雷达系统来说至关重要,它们需要向目标发射并几乎瞬间接收如目标是另一辆车的反射信号。关键的PCB天线性能参数包括增益,方向性和效率,低损耗电路材料对于获得良好的PCB天线性能至关重要。 PCB天线的长期可靠性也非常重要,因为这些紧凑型天线及其高频收发电路同时还必须可持续不间断地工作(当车辆运行时),并能在更具挑战性的操作环境——商业机动车辆——上可靠地运行。

目前雷达天线高频PCB板由沪电股份、Rogers(罗杰斯)、Isola、Schweizer(施瓦茨,目前沪电股份持有公司19.74%股权)等少数公司掌握。国内高频PCB板厂商暂无技术储备,只能根据图纸代加工,仍需国外进口。国内的沪电股份是大陆和博世的PCB板材供应商。

2.3、全球毫米波雷达主要供货厂商分布

2.3.1、国外主要毫米波供应商

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国外主要雷达供应商  来源:盖世汽车研究院

美国、欧洲和日本在车载雷达技术和研究方面处于领先地位。

从竞争格局来看,全球毫米波雷达市场被博世(Bosch)、大陆集团(Continental)、天合汽车集团(TRW)、法雷奥(Valeo)、海拉(Hella)、德尔福(Delphi)、电装(Denso)、奥托立夫(Autoliv)、富士通(Fujitsu)等厂商垄断,77GHz毫米波雷达,只有博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。

目前中国24GHz雷达市场主要由法雷奥(Valeo)、海拉(Hella)和博世(Bosch)主导,合计出货量占总出货量的60%以上;中国77GHz雷达主要由大陆集团(Continental)、博世(Bosch)和德尔福(Delphi)主导,合计出货量约占总出货量的80%。

1、德国博世(Bosch)集团

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德国博世(Bosch)集团,主要从事汽车与智能交通技术、工业技术、消费品和能源以及建筑技术等产业,是全球第一大汽车技术供应商。1995年博世首次量产MEMS传感器,如今拥有超过1000项MEMS相关的专利。博世每年投入研发资金4亿欧元,研发自动驾驶所需的几乎全部传感器,包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达和高精度地图。博世在全球毫米波雷达供应商排行榜上高居第一,主要提供长距雷达和中距雷达。Bosch的毫米波雷达主要以77GHz为主。

2、德国大陆(Continental)集团

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德国大陆(Continental)集团创始于1871年,也是一家具有百年历史的跨国性企业集团,世界领先的汽车配套产品供应商之一。大陆集团主要从事汽车轮胎生产,也涉足刹车和汽车系统的制造,2006年收购美国摩托罗拉公司的汽车电子事业部,2007年并购德国西门子威迪欧汽车股份公司,从而踏足汽车电子化产业领域。大陆集团在毫米波雷达领域与博世并驾驶齐驱,两家公司毫米波雷达的市场份额超过40%。大陆集团在毫米波雷达产品方面既有24GHz也有77GHz,是戴姆勒集团 77G 毫米波雷达的主要供应商,产品系列包括 ARS300,ARS400,SRR200 三种。

3、德尔福(Delphi)

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德尔福(Delphi)是全球领先的汽车与汽车电子零部件及系统技术供应商,产品几乎涵盖了现代汽车零部件工业的主要领域,为客户提供全面的产品与系统解决方案。德尔福公司在1995年以前是通用汽车公司的零部件子公司,1995年与通用分家之后,德尔福成为一家完全独立的公司,并且在世界范围内处于领先地位。德尔福的毫米波雷达以77GHz为主,采用较为传统的硬件方案,成本比较高,性能不俗。

4、奥托立夫(Autoliv)

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奥托立夫(Autoliv)是一家瑞典企业,成立于1956年, 主要产品为汽车电子安全系统,座椅安全带系统以及电子控制单元,汽车方向盘系统等。目前在世界上28个国家有80多家生产工厂,同时有20个碰撞试验中心,及13个全球研发中心。随着自动驾驶的发展,奥托立夫在主动安全电子市场细分为三个部分:刹车系统(Braking),主动安全系统(包括雷达、LIDA、摄像头、ECU、驾驶辅助、驾驶员监测等),约束控制和感知。奥托立夫同时提供24G和77G毫米波雷达产品。

5、日本电装(DENSO)公司

日本电装(DENSO)公司是世界汽车零部件及系统的顶级供应商,其生产的24GHz亚毫米波汽车后方及侧面雷达传感器,以帮助提升车辆的安全系统。这款传感器应用于2018款丰田凯美瑞车型上。    

6、法雷奥(Valeo)

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法雷奥是一家专业致力于汽车零部件、系统、模块的设计、开发、生产及销售的工业集团,是世界领先的汽车零部件供应商之一,在汽车动力总成、节能减排和电子新能源等方面有独特的经验与技术优势。

7、德国海拉(Hella)集团

德国海拉(Hella)集团是24GHz毫米波雷达传感器领域的重要力量,早在2005年,海拉就将其第一代24GHz毫米波雷达传感器投入批量生产。该类型雷达是辅助驾驶系统的重要传感设备,具备探测距离远、精度高且低成本等特点。

8、天合汽车集团(TRW Automotive Holdings Corp.)

天合汽车集团(TRW Automotive Holdings Corp.)是全球领先的汽车安全系统供应商,汽车安全系统的先驱和领导者,世界十大汽车零部件供应商之一。总部位于美国密歇根州利弗尼亚,在全球25多个国家和地区拥有63,000多名员工,2010年销售额达144亿 美元,2012年汽车零部件销售额为164亿美元,为世界财富五百强企业,天合生产制动、转向、悬挂、乘员安全方面的高科技主、被动安全产品及系统并提供售后市场作业。

9、美国傲酷(Oculii)公司

美国傲酷(Oculii)公司是一家提供毫米波雷达及其解决方案的公司,在全球首创了车载4D雷达及高清点云成像雷达。2015年下半年,傲酷推出了世界上第一款商用的24G 4D雷达,针对智能交通应用。2017年下半年,傲酷又推出了77G的4D雷达。目前已经开始小规模量产,接下来准备在国内进行大规模车规量产。由于采用了TI的CMOS单芯片解决方案,其77G 4D雷达可以做到火柴盒大小,是ABCD雷达的一半大小。

2.3.2、国内主要毫米波供应商

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国内主要雷达供应商  来源:盖世汽车研究院

中国第一批做毫米波雷达的创业企业,大多都成立在2014-2016这几年,团队往往是科研背景、军工背景、或供应商跳槽创业背景。比如海归派:森思泰克、杭州智波。科研院所派:行易道、南京隼眼、苏州安智、苏州豪米波。实业转型派:深圳安智杰、深圳承泰、湖南纳雷。还有依莱达、德赛西威、木牛、雷博泰克、深圳卓颖。

目前国内市场上24GHz毫米波雷达的产品体系已经相对成熟,供应链已经相对稳定,24GHz的核心芯片射频芯片能从英飞凌、飞思卡尔等芯片供应商获得。

但是,目前在全球范围内77GHz毫米波雷达芯片并没有稳定的供应体系,由于相关知识产权与合作协议的原因,英飞凌、飞思卡尔、意法半导体等芯片商对中国并没有放开77GHz雷达芯片的供应,因此国内77GHz毫米波雷达的开发受到一些限制。

目前,行易道、德赛西威、森斯泰克等企业已经逐步实现77GHz毫米波雷达的量产,开始和国内整车厂展开合作,并占有了部分的国内市场份额。

1、北京行易道(77GHz)

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北京行易道创立于2014年,创始人赵捷是中科院电子所的博士,创业前在中科院电子所从事雷达技术开发。2015 年 9 月,行易道成功自主开发了第二代 77GHz 毫米波雷达样品。现阶段行易道已经研发出国内首个民用 77GHz 汽车雷达以及基于 SAR 的 79GHz 汽车雷达 ,其中非常贴近主流市场的 77GHz 中近程雷达开始量产。目前,行易道出品的77GHz防撞雷达,已经装配在北汽的无人车上,是我国第一家和主机厂合作的毫米波雷达公司。

2、德赛西威(24GHz,77GHz)

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德赛西威是中国大型的汽车电子设计与制造企业之一,是中国汽车电子行业创领者, 产品涵盖车载信息娱乐系统、空调控制器、驾驶信息显示系统、显示模组与系统、智能驾驶辅助系统等,广泛应用于乘用车、商用车、工程机械等领域。

电咖汽车近日发布全新高端品牌ENOVATE(天际)首款量产车型ME7,其中德赛西威为其配套四周环视系统和后侧毫米波雷达,主要用于实现RPA自动泊车功能。此次德赛西威为电咖汽车配套后侧毫米波雷达是其首个公开的毫米波雷达订单。

3、深圳安智杰科技(24GHz,77GHz)

深圳安智杰科技(24GHz,77GHz)是一家以毫米波雷达传感器为核心产品,专注于传感器智慧化应用的高科技公司。作为中国本土最早拥有毫米波雷达传感器核心研发技术、完整设计能力和经验数据累积的公司之一,安智杰全自主研发出领先的24 GHZ和77GHz毫米波雷达传感器等产品,并获得诸多技术专利认证。

4、华域汽车(24GHz)

华域汽车(24GHz)系统股份有限公司是上海证券交易所上市公司,公司业务为独立汽车零部件研发、生产及销售。华域汽车在24Ghz汽车毫米波雷达研发已积累多年,24GHz后向毫米波雷达产品即将问世,77GHz前向毫米波雷达已完成了原理样机开发。华域汽车电动系统有限公司2016年的营业收入超过2亿元人民币。公司主要优势在于24GHz雷达研发已有多年经验,上市公司资源齐全。

5、杭州智波科技(24GHz,77GHz)

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杭州智波科技(24GHz,77GHz)成立于2015年底,由几位德国海归博士创立,专注于研发高级驾驶辅助系统及无人驾驶系统中的核心器件,是国内独家掌握车载毫米波雷达整套核心技术的公司。目前,智波科技已推出 24GHz 民用雷达产品,主要应用在无人机当中,并曾在自动驾驶汽车上进行紧急制动的实测。77GHz 的毫米波雷达产品还处在研发阶段。

6、北京木牛领航科技(77GHz)

北京木牛领航科技(77GHz)有限公司成立于2015年,拥有美国堪萨斯和中国北京两个研发中心。团队拥有10年以上雷达研发经验,曾在中国,美国,欧洲完成多项全球领先的雷达系统设计。木牛科技专注于毫米波雷达的技术创新和产品落地,于2017年9月正式发布3款领先的下一代77G汽车毫米波雷达产品,为ACC、AEB、BSD、LCA以及自动驾驶提供配套产品和完整方案。

7、芜湖森思泰克(24GHz)

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芜湖森思泰克(24GHz)是一家成立于2015年的毫米波雷达公司,产品涵盖安防、交通、无人机以及汽车。公司主创始人秦屹博士在英国从事雷达研发和制造十余年,2013年回国创业,团队中90%以上为硕士以上学历,80%具有军工背景。在车载雷达领域,目前已经有24GHz、77GHz、79GHz三个频段的多个产品。其中24Ghz的侧后向雷达已经拿到自主乘用车品牌长丰猎豹的前装订单。

8、南京隼眼科技(77GHz)

南京隼眼科技(77GHz)始创于2015年4月,专注于77GHz车载毫米波雷达技术研究与应用,对于汽车主动安全驾驶信息系统、汽车辅助自动驾驶系统进行开发。2015年8月,隼眼科技与国内唯一的研究室——东南大学毫米波国家重点实验室,成立了汽车技术联合研究中心,专门针对77GHz毫米波雷达展开研究。

9、湖南纳雷科技(24GHz)

湖南纳雷科技(24GHz)有限公司成立于2012年,专注于毫米波智能传感器和雷达系列产品的研发、生产和销售。纳雷科技建有完整的科研体系和阵容强大的科研队伍,在毫米波雷达、智能天线等领域开展深入研究,已有24GHz/77GHzMMIC和系列化传感器以及SRR、LRR电扫描雷达,满足汽车主动安全和自动驾驶应用,其主要优势在于中段距离的已经产品化。

10、沈阳承泰科技(77GHz)

沈阳承泰科技(77GHz)成立于2015年,致力于无线测试、智能汽车产业的核心技术及器件研发,核心成员基本上是来自于华为。在ADAS雷达领域,沈阳承泰团队在77G毫米波雷达上取得突破,于2016年正式上市,凭借“CTLRR-100 77G毫米波防撞雷达”荣获2016年度汽车电子科学技术突出创新产品奖。

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11、Motoreye(77GHz)

Motoreye(77GHz)全称深圳卓影科技,成立于2012年7月,由影像DSP领域资深团队创建,致力于自动驾驶环境感知产业。卓影科技77G毫米波雷达开发正在收尾阶段,主要将用于前装车厂ACC/AEB功能配置上。

12、芜湖易来达(77GHz)

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芜湖易来达(77GHz)雷达科技有限公司成立于2016年12月26日,主要从事汽车毫米波雷达、激光雷达、摄像、汽车智能驾驶辅助系统及相关附件的设计、开发、生产、销售和服务。2017年,易来达的77G雷达样品通过了DVP测试和体系检验,之后拿到了整车厂2万多台的订单,完成了成立首年生产近1万台雷达的目标。

13、深圳卓泰达(24GHz,77GHz)

深圳卓泰达(24GHz,77GHz)是深圳迪恩杰的分公司,成立于2009年,是一家以OBD车联网、汽车防撞预警及汽车周边电子产品研发、生产、销售服务为一体的高科技公司。2014年,卓泰达与国内首席军用雷达博士研发团队共同开发、设计,研发出国内首创的军工级领先技术RCC毫米波雷达。2016年1月,卓泰达的RCC毫米波雷达隆重上市。得益于在汽车领域多年深耕,产品已在市场上取得不错的成绩。77GHz RCC雷达已在深圳九州展展出。

14、苏州毫米波(24GHz,77GHz)

苏州毫米波(24GHz,77GHz)技术有限公司成立于2016年4月,是一家以中组部“国家千人计划专家”白杰教授、前中科院研究员、海外回国汽车专家为核心组建的高科技创新创业型企业。在车用毫米波雷达传感器方面,目前苏州豪米波公司已实现24GHz毫米波雷达的量产,其中前装市场预计2018年第四季度将启动,后装市场通过多家渠道已实现200套/月的销量。同时加速量产77-81GHz下一代超宽带毫米波雷达,有望实现弯道超车。

三、车载毫米波雷达市场发展趋势

目前汽车毫米波雷达处于高速发展中,一般支持ADAS功能的汽车会使用2或3个毫米波雷达,全新奥迪A4使用5个毫米波雷达,奔驰的S级汽车采用7个毫米波雷达,预计未来单车采用毫米波雷达的平均数量将继续增长。据市场研究机构PlunkeetResearch预测,预计到2020年全球汽车毫米波雷达将近7000万个,2015-2020年的年均复合增速约为24%。

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2016年,麦姆斯咨询测算中国汽车预装毫米波雷达的数量达到105万个,其中24GHz雷达占比63.8%,77GHz雷达占比36.2%。24GHz雷达现在主要应用于盲点探测(BSD),市场需求来自中国品牌汽车;77GHz雷达主要用于自适应巡航控制系统(ACC),有些公司也将其用于前向碰撞预警(FCW)和自动紧急制动(AEB)。根据中国新车评价规程(C-NCAP),自动紧急制动系统(AEBS)将在2018年纳入评分体系,因此77GHz雷达需求将会上升。另外,展望未来,体积更小、探测距离更长的77GHz雷达将会挤压24GHz雷达的市场空间。

来源:MWRF小编综合整理

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